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四川“5.12”特大地震的灾情引起了全国和国际社会的高度关注和广泛同情.地震当天...

四川“5.12”特大地震的灾情引起了全国和国际社会的高度关注和广泛同情.地震当天下午15时,某空降兵特种大队接命令,紧急出动飞机19架,13日19时,又有6架大型运输机奔赴汶川灾区,挑选的1000名伞兵已空投到汶川境内,实施抗震救灾.伞兵在离地面224m高处,由静止开始在竖直方向做自由落体运动,一段时间后,立即打开降落伞,以12.5m/s2的平均加速度匀减速下降,为了人员的安全,要求伞兵落地速度最大不得超过5m/s.求:
(1)伞兵展开伞时,离地面高度至少为多少;
(2)伞兵在空中的最短运动时间是多少.
伞兵先做自由落体运动,然后做匀减速直线运动直到落地,应用位移速度关系对两过程列方程解出离地高度;伞兵如果打开降落伞的高度太低,会导致落地速度大于5m/s而受伤,如果打开降落伞的高度太高,减速运动的时间会增大,所以只有在第一问解出的高度打开降落伞,伞兵落地的速度不超过最大速度,且下落最快. 【解析】 (1)由公式ν2-ν2=2ax可得 第一阶段伞兵做自由落体运动:ν2=2gh1① 第二阶段伞兵做匀减速直线运动,v末=5m/s,加速度a=-12.5m/s2:ν末2-ν2=2ah2② 又:h1+h2=H③ 解①②③式可得展伞时离地面的高度至少为h2=99 m. (2)由公式x=νt+at2可得: 第一阶段:h1=gt12 解得:t1=5s 第二阶段:h2=νt2- 解得:t2=3.6m/s 又:t=t1+t2=8.6s     所以伞兵在空中的最短时间为t=8.6s 答:(1)伞兵展开伞时,离地面高度至少为99 m; (2)伞兵在空中的最短运动时间是8.6s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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